반도체 8대 공정⑤-반도체에 전기적 특성을 입히다! 증착&이온주입 공정, 관련주

웨이퍼에 얇은 옷을 입히는 증착공정(deposition)

사전적 의미로 ‘박막(thin film)’이란 단순한 기계 가공으로는 실현 불가능한 1마이크로미터(μm, 100만 분의 1미터) 이하의 얇은 막을 뜻합니다. 웨이퍼 위에 원하는 분자 또는 원자 단위의 박막을 입히는 일련의 과정을 증착(Deposition)이라고 하는데요. 두께가 워낙 얇기 때문에 웨이퍼 위에 균일하게 박막을 형성하기 위해서는 정교하고 세밀한 기술력을 필요로 합니다.

ⓒ 삼성반도체이야기

증착의 방법은 크게 두 가지로 나뉘는데요. 물리적 기상증착방법(PVD, Physical Vapor Deposition)과 화학적 기상증착방법(CVD, Chemical Vapor Deposition)입니다.

물리적 기상증착방법(PVD)는 금속 박막의 증착에 주로 사용되며 화학반응이 수반되지는 않습니다. 한편 화학적 기상증착방법(CVD)는 가스의 화학 반응으로 형성된 입자들을 외부 에너지가 부여된 수증기 형태로 쏘아 증착 시키는 방법인데요. 도체, 부도체, 반도체의 박막증착에 모두 사용될 수 있는 기술입니다.

현재 반도체 공정에서는 화학적 기상증착방법(CVD)를 주로 사용하고 있습니다. 화학적 기상증착방법(CVD)은 사용하는 외부 에너지에 따라 열 CVD, 플라즈마 CVD, 광 CVD로 세분화되는데요. 특히 플라즈마 CVD는 저온에서 형성이 가능하고 두께 균일도를 조절할 수 있으며 대량 처리가 가능하다는 장점 때문에 가장 많이 이용되고 있습니다.

증착공정을 통해 형성된 박막은 크게 회로들 간 전기적인 신호를 연결해주는 금속막(전도)층과 내부 연결층을 전기적으로 분리하거나 오염원으로부터 차단시켜주는 절연막층으로 구분됩니다.

웨이퍼를 반도체로 만드는 이온주입공정(Ion Implantation)

 

ⓒ 삼성반도체이야기

이때 반도체가 전기적인 성질을 가지게 하는 공정이 수반되어야 합니다. 전기가 통하는 도체와, 통하지 않는 부도체의 성질을 동시에 가진 반도체에서 이온주입공정(Ion Implantation)은 실리콘 웨이퍼에 반도체의 생명을 불어넣는 작업입니다. 순수한 반도체는 규소로 되어있어 전기가 통하지 않으나 불순물을 넣어줘 전류를 흐르게 하는 전도성을 갖게 되는 것이죠.

이때 불순물을 이온(Ion)이라고 하는데, 이온을 미세한 가스입자로 만들어 원하는 깊이만큼 웨이퍼 전면에 균일하게 넣어줍니다. 여기서 불순물로는 15족 원소 인(P), 비소(As), 13족 원소 붕소(B) 등을 사용하게 되는데요. 15족 원소를 주입하면 n형 반도체가 되고, 13족 원소를 주입하면 p형 반도체가 됩니다.

박막을 얼마나 얇고 균일하게 입혔느냐가 반도체의 품질을 좌우할 정도로 증착공정은 중요합니다. 미래에는 머리카락 수백만 분의 1 크기의 반도체 회로 구조가 전기적 성격을 가지도록 하기 위해, 더욱 얇고 균일하게 박막이 형성되도록 하는 증착기술이 필요할 것입니다.

 

 

증착&이온주입공정 관련주

 

SK, SK머티리얼즈

 

1991년 설립, 2009년 유가증권 상장. 2015년 8월 (구)SK주식회사를 흡수합병하고 사명을 SK C&C에서 SK주식회사로 변경하였으며, SK그룹의 지주사임.
주요 사업은 별도 재무제표 기준으로 자회사의 제반사업 내용을 관리하는 지주사업 및 IT서비스 등을 영위하는 사업부문으로 구분됨.
연결대상 종속회사는 SK이노베이션, SK텔레콤, SK네트웍스, SKC, SK머티리얼즈, SK바이오팜, SK E&S 등 총 366개사임.

- 1991년에 설립되어 정보통신사업 관련 컨설팅 및 조사용역, 정보통신 기술관련 연구개발업무, 정보통신기기와 소프트웨어 개발생산 및 판매업 등을 영위.
- 2015년 8월 舊 SK주식회사를 흡수합병하여 투자사업이 추가됨에 따라 석유정제업, 정보통신업, 도소매업, 화학 및 제약업, 건설업 등을 영위하는 자회사를 보유하고 있음.
- SK머티리얼즈(舊 OCI머티리얼즈) 및 SK실트론(舊 LG실트론) 인수를 통해 사업 영역을 확대한 가운데 바이오/제약, 에너지 등 사업다각화 및 기업가치 제고에 주력.

- 자회사 SK에코플랜트 부진에도 2차전지의 성장에 따른 화학 부문의 호조, 가스 및 복합 화력발전의 성장, 정유산업의 성장, 통신사업의 실적 호조로 전년동기대비 매출 규모 확대.
- 매출 성장에 따른 원가 및 판관비 부담 완화로 전년동기대비 영업이익 흑자전환하였으며, 법인세비용 증가 및 금융수지 저하에도 순이익률 상승.
- 전기차/자율주행차 핵심 소재 국산화, 신약개발과 CDMO 바이오산업 확대, 수소산업 추진 본격화, AI분야 및 5G 네트워크 인프라 확장을 위한 투자로 중장기적 성장동력 확보.

 

 

테스

 

동사는 반도체 제조에 필요한 전공정 장비(PECVD, LPCVD, Gas Phase Etch&Cleaning 등)의 제조를 주된 사업으로 영위함.
2013년 반도체 전공정 장비인 LPCVD와 PECVD의 양산에 성공하였고, 비정질탄소막을 증착하여 신규 PECVD는 반도체 3D NAND 공정에 적용함.
주요 매출 구성은 반도체 장비(PECVD,GPE)와 디스플레이 장비(UVC LED 장비 등)으로 82.42% 이루어짐.

- 반도체 전공정 핵심장비인 CVD와 ETCH 장비 제조업을 주력사업으로 영위하고 있으며, 이외에 디스플레이, LED 장비 제조업도 병행하고 있음.
- 삼성전자, SK하이닉스 중심의 반도체 업체들로부터 주문제작을 받아 설비의 판매, 설치를 담당하고 있는 가운데, 수출은 동 반도체 업체들의 중국 법인과 연계하여 발생하고 있음.
- 트레이 어셈블리 및 이를 구비한 박막증착장치 등 OLED 장비 적용 기술 관련 다수의 특허 취득으로 OLED 장비 제품경쟁력 강화 중.

- 삼성전자의 시안 2기 낸드 및 SK하이닉스의 128단 투자 등에 따른 관련 장비의 공급물량 증가로 매출 규모는 전년동기대비 크게 확대.
- 큰 폭의 외형 성장에 따른 원가부담 완화로 영업이익률 전년동기대비 상승하였으며, 금융자산평가 등 금융수지 개선으로 순이익률도 상승.
- 전방 디스플레이 산업의 투자 확대와 파운드리용 신규 장비의 매출 가시화 등이 기대되나 메모리 반도체 산업의 업황 둔화 등으로 매출 성장폭은 축소될 듯.

 

 

주성엔지니어링

 

동사는 1993년 4월 13일에 설립되어 1999년 12월 22일에 코스닥에 상장 됨.
동사는 종속회사를 통해 관련장비의 해외판매 및 서비스 업무 등을 수행하며, 다수 공정 중에서도 증착공정에 필요한 장비를 제조하여 고객사에 주 납품하고 있음.
동사의 반도체 전공정 장비인 ALD의 경우 2020년 기준 세계 시장 점유율은 약 11%, 대형 디스플레이 Oxide TFT 장비(8G~10.5G)의 경우 약 42%이상임.

- 동사는 1995년 4월에 설립되어 반도체, LCD 화학증착장비 및 태양광장비의 제조 및 판매 등을 주 영업목적으로 하고 있음.
- 주력제품은 SD CVD, HDP CVD 등의 반도체 장비와, PE CVD 등 LCD장비, OLED의 박막봉지장비, 박막형 태양전지, 결정형 태양전지, 고효율 태양전지 등임.
- 해외기업인 Jusung America, Jusung Europe, Jusung Taiwan, Jusung Shanghai를 종속기업으로 보유하고 있음.

- 디스플레이 장비의 수주 부진 등에도 주요 고객사향 반도체 장비의 공급물량 증가에 힘입어 외형은 전년동기대비 크게 성장.
- 매출 급증의 영향으로 원가구조 개선된 가운데 판관비 부담도 완화되며 영업이익 및 순이익 전년동기대비 흑자전환, 양호한 수익구조 견지.
- 반도체 공정의 미세화에 따른 원자층증착장비(ALD)의 채택 확대와 충분한 수주잔고 확보, 태양전지 장비의 수요 회복 등으로 매출 성장세 유지할 듯.

 

 

원익머트리얼즈

 

2006년 12월 1일을 기준 원익홀딩스의 특수가스사업부문을 물적분할 설립함.
동사가 생산하는 고순도 특수가스는 글로벌 Major 반도체 및 디스플레이 회사에 납품하고 있으며 , 반도체의 메모리, 비메모리, 디스플레이의 OLED, LCD를 생산하는 과정에서의 소재로 사용되고 있음.
동사의 종속회사는 연구 및 해외영업을 목적으로한 미국법인(WMNA) 1개사와 국내법인과 동일한 사업목적의 중국법인(신원익, 위남원익) 2개사가 있음.

- 2006년 12월 (주)원익홀딩스의 특수가스 사업부문을 물적분할하여 설립, 반도체용 특수가스, 일반산업용 가스 및 전구체의 충전, 제조, 정제 및 판매 사업 등을 영위함.
- 수종의 반도체 공정용 특수가스 및 N2O, NH3를 비롯한 10여종의 디스플레이 공정용 특수가스를 국산화하여 국내 유수의 업체에 공급, 안정적인 공급과 높은 점유율을 확보함.
- 2015년부터 신규 사업으로 전구체 사업을 추진, HCDS 합성·정제기술을 활용한 Si 기반 전구체 국산화를 위해 충북 청주에 전구체 생산 및 연구 설비 구축.

- 글로벌 경기회복세와 전방 반도체 및 디스플레이 업황의 성장으로 고순도 특수가스의 수요 증가하며 전년동기대비 매출 성장하였음.
- 원가율 상승으로 영업이익률 전년동기대비 하락하였으나, 외환차손 감소, 금융자산처분이익 증가 등 영업외수지 개선으로 순이익률은 상승, 우수한 수익구조 보임.
- 3D-NAND의 고단화와 DRAM의 미세화, 비메모리 파운드리 미세화 추세, 특수가스의 국산화 영향, 주요 고객사 내 높은 점유율 유지 등으로 매출 성장 전망.

 

 

참고 : 삼성반도체이야기, 네이버금융, NICE